《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)方案

《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)方案山西省大同市鐵一中武麗芳教材分析：《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》這節(jié)課是人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理》必修2第五章《曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)》中的第七節(jié)，也是該章最后一節(jié)。本節(jié)是圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用課，內(nèi)容豐富。教材中的每個(gè)例子的選擇各有特點(diǎn)，具有代表性：火車(chē)的轉(zhuǎn)彎用來(lái)分析水平面上的勻速圓周運(yùn)動(dòng)；拱形橋和凹形橋用來(lái)分析豎直面上的非勻速圓周運(yùn)動(dòng)；航天器中的失重現(xiàn)象研究圓周運(yùn)動(dòng)中的失重問(wèn)題；離心運(yùn)動(dòng)則研究向心力不足時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。教材對(duì)向心力的分析比較仔細(xì)，目的在于通過(guò)具體實(shí)例的分析，使學(xué)生加深對(duì)向心力的理解，正確認(rèn)識(shí)向心力的來(lái)源，糾正錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。教材對(duì)幾個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例的分析，體現(xiàn)著用牛頓第二定律分析向心力及圓周運(yùn)動(dòng)的力學(xué)問(wèn)題的基本思路和方法，即先分析物體所受的力，找出向心力，然后根據(jù)牛頓第二定律列方程、解方程。這時(shí)牛頓第二定律反映的是向心力和向心加速度的關(guān)系。教材安排：本節(jié)內(nèi)容安排2課時(shí)，這是第1課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)。主要講解水平面的勻速圓周運(yùn)動(dòng)和豎直面的非勻速圓周運(yùn)動(dòng)。并在原有教材的基礎(chǔ)上進(jìn)行了適當(dāng)擴(kuò)展。學(xué)情分析：在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了描述圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)物理量（如線(xiàn)速度、角速度、向心加速度等）和向心力等知識(shí)，已經(jīng)掌握了學(xué)習(xí)本節(jié)課必備的物理基礎(chǔ)知識(shí)。圓周運(yùn)動(dòng)雖然是日常生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象，但學(xué)生對(duì)此并沒(méi)有深刻的了解，對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)感性的認(rèn)識(shí)多，理性的認(rèn)識(shí)少，不知道如何準(zhǔn)確地、全面地分析這一運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。大多數(shù)學(xué)生對(duì)向心力的理解還不夠透徹、準(zhǔn)確，常常誤認(rèn)為向心力是一種特殊的力，是做圓周運(yùn)動(dòng)的物體另外受到的一個(gè)力。學(xué)生雖然已經(jīng)能夠熟練地應(yīng)用牛頓第二定律分析直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，但應(yīng)用牛頓第二定律分析圓周運(yùn)動(dòng)還是第一次，比較陌生，不習(xí)慣，不適應(yīng)。另外，高一階段的學(xué)生，其思維習(xí)慣中形象思維占的比例還比較大，邏輯思維的能力有待進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和提高，對(duì)于物理學(xué)科特定的研究方法和分析方法有了一定的了解，但還不是非常的熟練，有待進(jìn)一步地提高。教學(xué)設(shè)計(jì)思路：在教學(xué)中采用由實(shí)際生活中的例子引入教學(xué)問(wèn)題，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)完本節(jié)內(nèi)容后，再拓展到生活中，了解橋梁的建筑，讓學(xué)生期待用自己的知識(shí)為社會(huì)做貢獻(xiàn)。教學(xué)目標(biāo)：（一）知識(shí)與技能目標(biāo)：

1．會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源．

2．能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實(shí)例．

3．知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度．（二）

過(guò)程與方法目標(biāo)：

1．通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力．

2．通過(guò)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力．

3．通過(guò)對(duì)生活現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．（三）

情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：

1．通過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問(wèn)題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問(wèn)題．

2．養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價(jià)值觀教學(xué)重點(diǎn)：

1．理解向心力是一種效果力．

2．在具體問(wèn)題中能找到是誰(shuí)提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題．

教學(xué)難點(diǎn)：

1．具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源．

2．關(guān)于對(duì)臨界問(wèn)題的討論和分析．

3．對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)的理解和處理．教學(xué)資源：幻燈片制作主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收集視頻，圖片等資料，通過(guò)編輯軟件進(jìn)行截取適當(dāng)?shù)牟糠郑谱鞒山虒W(xué)資源。教學(xué)資源的使用主要是1、為了引入課題2、將理論與實(shí)際生活相結(jié)合3、引發(fā)學(xué)生的思考，進(jìn)行深入的研究。教學(xué)流程圖：結(jié)束開(kāi)始教師總結(jié)新課導(dǎo)入課件汽車(chē)、火車(chē)在水平面內(nèi)分析解決問(wèn)題分析解決問(wèn)題的圓周運(yùn)動(dòng)汽車(chē)過(guò)拱形橋汽車(chē)過(guò)凹形橋提出問(wèn)題課件汽車(chē)在豎解決問(wèn)題直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)過(guò)程：

[復(fù)習(xí)提問(wèn)導(dǎo)入]上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了《向心力》的知識(shí)，回想一下，向心力的表達(dá)式怎么寫(xiě)？再問(wèn)：向心力是根據(jù)什么命名的力？答：根據(jù)效果命名的。問(wèn)：我們?cè)诜治鑫矬w的受力時(shí)，分析向心力嗎？答：不分析?？偨Y(jié)：雖然在對(duì)物體的受力分析中不分析向心力，但在圓周運(yùn)動(dòng)的具體實(shí)例中，關(guān)鍵是要弄清向心力的來(lái)源。（向心力可以由一個(gè)力來(lái)提供，可以由幾個(gè)力的合力來(lái)提供，也可以是一個(gè)力的分力提供。）今后我們使用向心力的表達(dá)式時(shí)，要把它寫(xiě)成方程式。也就是說(shuō)，把提供向心力的力寫(xiě)在等號(hào)左邊，把物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力寫(xiě)在等號(hào)右邊。當(dāng)供需平衡時(shí)，物體能夠做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)在生活中處處可見(jiàn)。這節(jié)課，我們一起學(xué)習(xí)《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》。

[新課教學(xué)]

出示本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)。

[板書(shū)]§5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)一、汽車(chē)、火車(chē)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎

師：說(shuō)起生活中的圓周運(yùn)動(dòng)，我們經(jīng)常見(jiàn)到且比較熟悉的就是汽車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題了。請(qǐng)看圖片，這是一輛賽車(chē)轉(zhuǎn)彎的情景。如果賽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，路面是水平面，請(qǐng)同學(xué)們分析一下，該賽車(chē)受到那些力，什么力提供給賽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力？

生：賽車(chē)受到豎直向下的重力、豎直向上的支持力、地面的靜摩擦力。靜摩擦力提供向心力。

師：好。同樣，火車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)，情況又如何呢？

出示火車(chē)轉(zhuǎn)彎的圖片。

師：我們先了解一下火車(chē)車(chē)輪的構(gòu)造。介紹火車(chē)行駛時(shí)輪緣與鐵軌間的關(guān)系，哪邊是內(nèi)軌，哪邊是外軌。

師：如果火車(chē)在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候路面也是水平的，該火車(chē)受到那些力，什么力提供給火車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力？

生：火車(chē)車(chē)受到豎直向下的重力、豎直向上的支持力、外軌對(duì)輪緣的水平彈力。外軌對(duì)輪緣的水平彈力提供向心力。師：外軌對(duì)輪緣的水平彈力提供向心力，這種方法在實(shí)際中可取嗎？為什么？學(xué)生討論，答案不唯一。師：我們通過(guò)一道例題，分析一下，這種方法是否可??？

[出示例題]例、火車(chē)速度為30m/s，彎道的半徑=900m，火車(chē)的質(zhì)量m=8×105kg學(xué)生計(jì)算給出答案。F=8×105N師：輪緣與外軌間的相互作用力太大，鐵軌和車(chē)輪極易受損！如何解決這一問(wèn)題呢？（停頓一段時(shí)間后展示賽車(chē)跑道圖片）生：（觀察和思考后）?？梢宰屄访鎯A斜。師：（引導(dǎo)學(xué)生用物理知識(shí)分析）為什么讓路面傾斜可以增加轉(zhuǎn)彎的安全性。生：（互相討論、交流）。公路傾斜以后重力和支持力的合力可以提供向心力。師：仍以火車(chē)為例，當(dāng)外軌略高于內(nèi)軌時(shí)，火車(chē)轉(zhuǎn)彎所需的向心力可以由重力和支持力的合力來(lái)提供。師：彎道的圓心在哪?生：火車(chē)在水平面轉(zhuǎn)彎，圓心在水平方向。[出示例題]例、如圖，斜面軌道傾角為θ，轉(zhuǎn)彎半徑r，要使車(chē)輪對(duì)內(nèi)外軌都無(wú)壓力,質(zhì)量為m的火車(chē)運(yùn)行的速率應(yīng)該多大?生：解答。師：火車(chē)轉(zhuǎn)彎要以規(guī)定速度行駛！師：帶入上一題的數(shù)據(jù)，為計(jì)算方便，讓?zhuān)?0m/s2,得，=30m/s。師：對(duì)比兩道例題，我們可以看出，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑相同，轉(zhuǎn)彎速度相同，而輪緣與鐵軌的擠壓卻大不相同。前面例題中壓力非常大，而后一例題中竟然沒(méi)有擠壓。師：是不是，當(dāng)轉(zhuǎn)彎路面設(shè)計(jì)成斜面后，輪緣與鐵軌就沒(méi)有一點(diǎn)壓力了嗎?出示圖片，分析，什么情況下輪緣也鐵軌有壓力，方向如何。[拓展]隨著人們生活節(jié)奏的加快，高速列車(chē)出現(xiàn)在我們的生活當(dāng)中。高速行駛的火車(chē)還能在原來(lái)的彎道上安全行駛嗎？出示圖片：速度太大，容易造成翻車(chē)事件。師：提出問(wèn)題：如何解決這一問(wèn)題？生：增大轉(zhuǎn)彎半徑或增大傾斜角。二、汽車(chē)過(guò)橋師：說(shuō)明：1.汽車(chē)過(guò)橋是豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的典型代表。2.研究方法與水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)相同。1、汽車(chē)過(guò)拱形橋時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，車(chē)對(duì)拱橋的壓力怎樣？（出示圖片）師：分析汽車(chē)的受力。生：汽車(chē)在拱形橋上，受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力。師：什么力提供向心力呢?生：重力和支持力的合力。<處于失重狀態(tài)2、汽車(chē)過(guò)凹形橋，在最低點(diǎn)時(shí)，車(chē)對(duì)凹形橋的壓力怎樣？（出示圖片）師：分析汽車(chē)的受力。生：汽車(chē)在拱形橋上，受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力。師：什么力提供向心力呢?生：重力和支持力的合力。>處于超重狀態(tài)師：接下來(lái)，我們把兩種過(guò)橋問(wèn)題對(duì)比一下（展示幻燈片）。通過(guò)對(duì)比，得出結(jié)論：汽車(chē)過(guò)拱形橋時(shí)，對(duì)橋面的壓力小，不容易損壞路面。所以在生活中，我們看到大多數(shù)橋都是拱形的。[思考與討論]汽車(chē)過(guò)拱橋時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力小于汽車(chē)的重力，且速度越大壓力越小；當(dāng)速度為多大時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力為零？為什么我們?cè)谛迾驎r(shí)，要修較長(zhǎng)的引橋？生：較長(zhǎng)的引橋是為了增大轉(zhuǎn)彎半徑。[拓展]下面展示我國(guó)的橋梁建筑。通過(guò)對(duì)梁式橋、拱形橋、斜拉橋以及懸索橋的欣賞，我們不禁為古人的智慧感到驚嘆！隨著社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁的建筑不僅實(shí)用，而且美觀、大氣，顯示出世界經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展。同學(xué)們，你們一定可以用你們的知識(shí)把祖國(guó)建設(shè)得更加美好、更加繁榮！課堂練習(xí)：1．在某轉(zhuǎn)彎處，規(guī)定火車(chē)行駛的速率為，則下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)火車(chē)以速率行駛時(shí)，火車(chē)的重力與支持力的合力方向一定沿水平方向B．當(dāng)火車(chē)的速率>時(shí)，火車(chē)對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力C．當(dāng)火車(chē)的速率>時(shí)，火車(chē)對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的擠壓力D．當(dāng)火車(chē)的速率<時(shí)，火車(chē)對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)側(cè)的壓力2．汽車(chē)駛向一拱形橋，為了在通過(guò)橋頂時(shí)，減小汽車(chē)對(duì)橋的壓力，司機(jī)應(yīng)()A．以盡可能小的速度通過(guò)橋頂B．適當(dāng)增大速度通過(guò)橋頂C．以任何速度勻速通過(guò)橋頂D．使通過(guò)橋頂?shù)南蛐募铀俣缺M可能小3一輛汽車(chē)勻速率通過(guò)一座圓弧形拱橋后，接著又以相同的速率通過(guò)一圓弧形凹橋。設(shè)兩圓弧形半徑相等，汽車(chē)通過(guò)拱橋頂時(shí)，對(duì)橋頂?shù)膲毫1為車(chē)重